De acuerdo con un nuevo estudio de investigadores de la Universidad de Rice, la forma en que el cerebro de una persona está "conectado" afecta directamente lo bien que realizan tareas simples y complejas.
El cerebro está organizado en diferentes subredes, o "módulos", que admiten distintas funciones para diferentes tareas, como hablar, memorizar y expresar emociones. Los investigadores examinaron qué tan alta o baja modularidad cerebral - el grado en que los módulos se comunicanuno con el otro: afecta el rendimiento de tareas simples y complejas.
"Piensa en tu cerebro como pensarías en una universidad", dijo Simon Fischer-Baum, profesor asistente de psicología en la Escuela de Ciencias Sociales de Rice y uno de los autores del estudio. "Las personas se organizan en comunidades densamente interconectadas, comolos dormitorios y los equipos deportivos, aunque las personas dentro de estos grupos también tienen conexiones con personas fuera de esos grupos. Los cerebros son de la misma manera: las regiones cerebrales se organizan en comunidades con muchas conexiones entre regiones de la comunidad y menos conexiones con regiones fuera decomunidad. Pero los cerebros de las personas son diferentes. Algunas personas tienen cerebros que se describen mejor como tener una estructura comunitaria rígida - o una mayor modularidad - mientras que otras personas tienen cerebros sin esa estructura comunitaria rígida - o una modularidad más baja ".
A lo largo del estudio, la modularidad se midió en una escala de cero a uno. El cero representaba una baja modularidad - cerebros en los que todas las regiones del cerebro tienen la misma probabilidad de comunicarse con cualquier otra región; una representaba una alta modularidad -- cerebros que se pueden dividir en comunidades de regiones cerebrales cuyos miembros solo se comunican entre sí.
En el estudio, los investigadores tuvieron 52 participantes 16 hombres, 36 mujeres entre las edades de 18 y 26 años que se sometieron a resonancia magnética funcional fMRI, un proceso que mide la actividad neuronal del cerebro mediante la detección de cambios asociados con los niveles de oxígeno en la sangre.La fMRI estudió la actividad neuronal de cada participante durante 21 minutos mientras estaban en reposo. Si la actividad neuronal aumentaba y disminuía en dos áreas al mismo tiempo durante el examen, era un indicador de que las dos áreas estaban conectadas.Utilizando estos datos para medir qué áreas del cerebro estaban conectadas entre sí, los investigadores determinaron en qué medida los cerebros de los participantes podrían describirse como comunidades de regiones cerebrales que se comunican solo entre sí.
Luego, los investigadores llevaron a los participantes a través de una serie de tareas conductuales, incluidas tareas complejas que probaron su memoria al mismo tiempo que realizaban tareas aritméticas simples y sencillas, como indicar la dirección en la que apuntaba una flecha cuando ya habían llamado su atención sobre la ubicaciónaparecerá una flecha.
Los investigadores encontraron que los participantes con cerebros de alta modularidad tuvieron más éxito en realizar tareas simples que los individuos con cerebros de baja modularidad. En el experimento que midió el tiempo de reacción a las flechas, los individuos con alta modularidad tuvieron casi el doble de éxito un tiempo de reacciónventaja de 58 milisegundos para saber dónde aparecería el objetivo como individuos con baja modularidad ventaja de 34 milisegundos.
Sin embargo, los participantes con cerebros de baja modularidad tuvieron mayor éxito con tareas complejas que los participantes con cerebros de alta modularidad. Por ejemplo, aquellos con baja modularidad recordaron correctamente el 86 por ciento de los elementos en la tarea de memoria, mientras que los individuos con alta modularidad recordaron correctamentesolo el 76 por ciento
Fischer-Baum dijo que este efecto puede considerarse en relación con la disminución de la memoria de trabajo con la edad, que es un sello distintivo de los efectos cognitivos del envejecimiento. Según investigaciones anteriores, esta diferencia en el recuerdo de la memoria entre los niveles alto y bajolos subgrupos de modularidad de adultos jóvenes sanos y altamente educados es más o menos equivalente a la diferencia entre el recuerdo de la memoria a los 20 y 70 años.
Randi Martin, profesora de psicología de Elma Schneider en la Facultad de Ciencias Sociales de Rice y autora principal del estudio, dijo que una de las principales fortalezas del estudio es que la relación entre tareas simples y complejas y modularidad alta y bajafue predicha por una teoría muy general de la biología propuesta por el coautor Michael Deem, el profesor John W. Cox de ingeniería bioquímica y genética y profesor de física y astronomía en la Universidad de Rice. Según esta teoría, los sistemas de alta modulación en generaldebería desempeñarse mejor en tareas más simples que requieren menos tiempo, mientras que los sistemas de bajo módulo en general deberían desempeñarse mejor en tareas más complejas que requieren más tiempo. Este estudio demuestra que este principio general de biología se aplica a la neurociencia cognitiva.
Los autores dijeron que la investigación tiene implicaciones importantes para entender el cerebro como una red.
"Existe un enfoque creciente en la neurociencia cognitiva en pensar que la función cognitiva emerge de regiones interconectadas del cerebro, en lugar de existir en una sola región del cerebro", dijo Fischer-Baum. "Mientras que otros grupos han encontrado correlaciones entre la red cerebralpropiedades y rendimiento en diferentes tareas, nuestro estudio es el primero en mostrar que estas relaciones pueden ser entendidas por una teoría más fundamental de la modularidad en los sistemas biológicos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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